(NASA/JPL/Malin Space Science Systems) Wissenschaftler haben ihre Sherlock-Holmes-Mützen aufgesetzt, um ein seit Jahrzehnten bestehendes Rätsel zu lösen – den Ursprung einer riesigen, geschichteten Fläche aus CO2-Eis und Wassereis am Südpol Mars und seine Verbindung zum CO2 in der Marsatmosphäre.
Eins Leithypothese ist, dass diese Schichten übereinander gepackt wurden, während sich die Achse des Mars zur Sonne hin und von ihr weg neigt, und Simulationsmodelle, die in einer neuen Studie veröffentlicht wurden, stützen diese Idee.
Die fragliche Eiskappe ist etwa einen Kilometer tief und enthält vermutlich genauso viel CO2 wie die gesamte Marsatmosphäre heute. Eine Kombination von Faktoren hat zu diesem ungewöhnlichen Schichtmuster geführt .
„Wenn man ein Modell durchführt, erwartet man normalerweise nicht, dass die Ergebnisse so genau mit dem übereinstimmen, was man beobachtet.“ sagt Peter Bühler , ein Planetenwissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory der NASA.
„Aber die vom Modell ermittelte Dicke der Schichten stimmt wunderbar mit Radarmessungen umlaufender Satelliten überein.“
Was die Eiskappe am Südpol so seltsam macht, ist, dass sie eigentlich nicht dort sein sollte – Wassereis ist thermisch stabiler und dunkler als CO2-Eis, daher würden Wissenschaftler erwarten, dass CO2-Eis destabilisiert, wenn es unter Wassereis eingeschlossen ist.
Laut dem neuen Modell haben drei Faktoren dies verhindert: die sich ändernde Neigung des Mars, während er die Sonne umkreist, die Unterschiede in der Art und Weise, wie diese beiden Eisarten das Sonnenlicht reflektieren, und die Änderung des atmosphärischen Drucks, die auftritt, wenn CO2-Eis entsteht verwandelt sich in ein Gas.
Die „Wackelbewegungen“ des Mars bei seinem Rotationszugang würden die Menge an Sonnenlicht verändern, die den Südpol erreicht – in manchen Zeiträumen würde sich CO2-Eis bilden und es in anderen Zeiträumen sublimieren (und von einem festen in einen gasförmigen Zustand überführen).
Während der Eisbildungsperioden wäre neben dem CO2 auch Wassereis eingeschlossen worden. Bei der Sublimation wäre dieses stabilere Eis zurückgeblieben und hätte die heute am Südpol des Mars vorhandenen Schichten gebildet.
Im Laufe der Zeit hat das sich ändernde Klima auf dem Roten Planeten dazu geführt, dass nicht jedes Mal das gesamte CO2-Eis sublimiert wurde und sich aufeinanderfolgende Schichten aus CO2-Eis und Wassereis stapelten. Die Modelle zeigen, dass dieser Prozess den atmosphärischen Druck verändert – von einem Viertel bis zum Zweifachen des heutigen Niveaus – genau wie Leighton und Murray in den 1960er Jahren vorhergesagt hatten.
Dies geschieht seit etwa 510.000 Jahren, vermuten die Wissenschaftler – seit der letzten Periode extremer Sonneneinstrahlung, als das gesamte CO2 in die Marsatmosphäre sublimiert worden wäre.
Wenn Forscher mehr Vertrauen in die Geschichte hinter der Eiskappe am Südpol des Mars haben, können sie möglicherweise mehr über die langfristige Geschichte des Planeten verstehen – indem sie einen Blick zurück werfen Milliarden von Jahren .
„Unsere Bestimmung der Geschichte der großen Druckschwankungen auf dem Mars ist von grundlegender Bedeutung für das Verständnis der Entwicklung des Marsklimas, einschließlich der Geschichte der Stabilität von flüssigem Wasser und der Bewohnbarkeit in der Nähe der Marsoberfläche.“ sagt Bühler .
Die Forschung wurde veröffentlicht in Naturastronomie .